CA2769537A1

CA2769537A1 - Method for multiple access to radio resources in a mobile ad hoc network and system implementing said method

Info

Publication number: CA2769537A1
Application number: CA2769537A
Authority: CA
Inventors: Gilles Monzat De Saint Julien; Patrice Carrere
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: FR2948837B1; CA2769537C; ES2684471T3; US20120195230A1; AU2010277535A1; EP2460383A1; EP2460383B1; AU2010277535B2; US8830937B2; FR2948837A1; WO2011012694A1

Abstract

Méthode d'accès multiple aux ressources radio dans un réseau ad-hoc mobile comportant une pluralité de terminaux ou nuds mobiles Ni, Nj, Nk, Nl communiquant, de coordonnées géographiques connues caractérisée en ce qu'elle comporte au moins les étapes suivantes : o une étape de construction dudit réseau, o une étape d'allocation de bandes de fréquence de réception B0,B1,B2,Bn à chacun desdits nuds actifs dudit réseau, lesdites bandes de fréquence B0,B1,B2,Bn étant de largeur identiques et espacées d'une bande de garde minimum donnée dB, o une étape d'allocation de code d'étalement effectuée par chacun desdits nuds actifs récepteur Ni dudit réseau pour chacun desdits nuds émetteurs Nj, Nk, Nl voisins auquel il est directement relié par un lien actif selon une méthode CDMA asynchrone, o une étape de contrôle de puissance effectuée par chacun desdits nuds récepteur Ni dudit réseau pour chacun desdits nuds émetteurs Nj, Nk, Nl voisins auquel il est directement relié par un lien actif.Method of multiple access to radio resources in a mobile ad-hoc network comprising a plurality of communicating mobile terminals or nodes Ni, Nj, Nk, Nl, of known geographical coordinates, characterized in that it comprises at least the following steps: a step of constructing said network, a step of allocating reception frequency bands B0, B1, B2, Bn to each of said active nodes of said network, said frequency bands B0, B1, B2, Bn being of identical width and spaced by a given minimum guard band dB, o a spreading code allocation step performed by each of said active receiver nodes Ni of said network for each of said neighboring transmitter nodes Nj, Nk, Nl to which it is directly linked by a active link according to an asynchronous CDMA method, a power control step performed by each of said receiver nodes Ni of said network for each of said neighboring transmitter nodes Nj, Nk, Nl to which it is directly connected by an active link.

Description

METHODE D'ACCES MULTIPLE AUX RESSOURCES RADIO DANS UN
RESEAU AD HOC MOBILE ET SYSTEME METTANT EN OEUVRE LA
METHODE
La présente invention concerne une méthode d'accès multiple aux ressources radio dans un réseau ad-hoc mobile, par exemple un réseau haut-débit et à faible latence, ainsi que le système mettant en oeuvre cette méthode.
Elle s'applique avantageusement dans un contexte aéronautique ou les noeuds du réseau ad-hoc sont des aéronefs mais peut être mise en oeuvre pour tout type de réseau ad-hoc mobile. On entend par réseau ad-hoc, un réseau constitué d'éléments mobiles, encore appelés noeuds, qui cumulent à la fois les fonctions d'émetteur, de récepteur et de relais. Chaque noeud d'un réseau ad-hoc communique directement avec ses voisins sans passer par un point d'accès intermédiaire qui aurait la fonction de relais ou/et de routage des paquets transmis comme cela est le cas dans un réseau dit en mode infrastructure. Un réseau ad-hoc offre une topologie de type maillée. Dans la suite de la description, on appellera noeud d'un réseau tout terminal mobile communiquant à travers une liaison sans fils avec d'autres terminaux mobiles organisés et structurés au sein d'un réseau maillé. Un noeud est par exemple, mais pas seulement, un aéronef, ou un avion sans pilote qui embarque un système de télécommunications mettant en oeuvre la méthode d'accès à des ressources radio selon l'invention.
A titre d'exemple, un réseau en mode infrastructure est un réseau de téléphonie mobile de type UMTS ( Universal Mobile Telecommunications System ). Ce type de réseau est constitué d'une part de terminaux mobiles qui ont une fonction d'émetteur et de récepteur, et d'autre part de points d'accès fixes qui ont une fonction de relais des messages d'une cellule vers une autre. Un réseau ad-hoc, au contraire, n'est constitué que de noeuds mobiles et ne nécessite pas la mise en oeuvre d'infrastructures fixes pour exécuter la fonctionnalité de routage de l'information transmise. METHOD FOR MULTIPLE ACCESS TO RADIO RESOURCES IN A
MOBILE AD HOC NETWORK AND SYSTEM IMPLEMENTING THE
METHOD
The present invention relates to a method of multiple access to radio resources in a mobile ad-hoc network, for example a network broadband and low latency, as well as the system implementing this method.
It applies advantageously in an aeronautical context or nodes of the ad-hoc network are aircraft but can be for any type of mobile ad-hoc network. Ad network means hoc, a network made up of mobile elements, also called nodes, which combine the functions of transmitter, receiver and relay. Each node of an ad-hoc network communicates directly with its neighbors without go through an intermediate access point that would have the relay function or and routing packets transmitted as is the case in a network said in infrastructure mode. An ad-hoc network offers a type topology mesh. In the rest of the description, we will call the node of a network all mobile terminal communicating through a wireless link with others organized and structured mobile terminals within a mesh network. A
node is for example, but not only, an aircraft, or an airplane without pilot embarking a telecommunications system implementing the method of access to radio resources according to the invention.
For example, a network in infrastructure mode is a network of UMTS type mobile telephony (Universal Mobile Telecommunications System). This type of network consists on the one hand of mobile terminals which have a transmitter and receiver function, and on the other hand points fixed access which relay messages from a cell to another. An ad-hoc network, on the other hand, consists only of nodes and does not require the implementation of fixed infrastructures for execute the routing functionality of the transmitted information.

2 Un des problèmes rencontrés pour mettre en oeuvre un système de transmission de données au sein d'un réseau mobile ad-hoc est celui du partage efficace des ressources spectrales dans le but d'offrir à tous les utilisateurs un accès rapide au médium de communication, pour des communications haut débit ou discrètes.
L'art antérieur décrit plusieurs méthodes d'accès multiples qui permettent à
plusieurs terminaux connectés au même médium de transmission, de partager la bande passante disponible sans interférer les uns avec les autres.
Une première méthode d'accès multiple existante est la méthode d'accès multiple à répartition dans le temps ou en anglais TDMA ( Time Division Multiple Access ). Cette méthode permet à tous les utilisateurs de communiquer sur une même fréquence donnée en leur allouant des segments temporels pendant lesquels ils peuvent transmettre (respectivement recevoir) des données. Cette méthode est notamment utilisée dans le système de téléphonie cellulaire européen GSM ( Global System for Mobile communications). Un inconvénient de la méthode d'accès multiple TDMA est que le temps d'accès au médium pour un utilisateur est contraint à l'attente d'un segment temporel qui a été alloué à cet utilisateur.
Ce délai de transmission engendre alors un temps de latence potentiellement important. Un second inconvénient de cette méthode d'accès est qu'un temps de garde doit être introduit entre chaque segment temporel pour prendre en compte le temps de propagation du signal, afin d'éviter que deux utilisateurs distincts interfèrent l'un sur l'autre. Le temps de garde est dimensionné en fonction des distances maximales entre les utilisateurs.
L'introduction de temps de garde engendre alors une diminution de la bande passante disponible.
Une deuxième méthode d'accès multiple connue est la méthode d'accès multiple par répartition en fréquence ou en anglais FDMA ( Frequency Division Multiple Access ). Cette méthode permet de partager une plage de 2 One of the problems encountered in implementing a system of transmission of data within an ad-hoc mobile network is that of the efficient sharing of spectral resources in order to offer all users quick access to the medium of communication, for broadband or discrete communications.
The prior art describes several multiple access methods that allow several terminals connected to the same medium of transmission, share available bandwidth without interfering with each other other.
An existing multiple access method is the access method time division multiple or English TDMA (Time Division Multiple Access). This method allows all users to communicate on the same given frequency by allocating them time segments during which they can transmit (respectively receive) data. This method is particularly used in the European GSM cellular telephone system (Global System for Mobile Communications). A disadvantage of the access method multiple TDMA is that the access time to the medium for a user is constrained to waiting for a time segment that was allocated to this user.
This transmission delay then generates a potentially latency important. A second disadvantage of this method of access is that a guard time must be introduced between each time segment for take into account the signal propagation time, in order to avoid two distinct users interfere with each other. The guard time is dimensioned according to the maximum distances between users.
The introduction of guard time then leads to a decrease in the band available passerby.
A second known multiple access method is the access method frequency division multiple or English FDMA (Frequency Multiple Access Division). This method allows you to share a range of

3 fréquence entre plusieurs utilisateurs en allouant à chaque utilisateur une ou plusieurs bandes de fréquences dans lesquelles il est autorisé à
communiquer. Un inconvénient de la méthode d'accès multiple FDMA est qu'une bande de garde doit être introduite entre chaque bande de fréquence afin d'éviter que deux utilisateurs distincts interfèrent l'un sur l'autre. La taille des bandes de garde est dimensionnée en fonction de la performance des filtres passe-bande et de la vitesse relative maximale entre utilisateur (effet Doppler). L'introduction de bandes de garde engendre également une diminution de la bande passante disponible.
l o Une troisième méthode d'accès multiple est la méthode d'accès multiple par répartition en code ou en anglais CDMA ( Code Division Multiple Access ).
Cette méthode est basée sur les techniques connues d'étalement de spectre par séquence directe. Cette méthode permet à tous les utilisateurs de communiquer sur une même fréquence donnée en leur allouant des codes orthogonaux utilisés pour étaler et dés-étaler le signal utile. Cependant, la méthode d'accès CDMA présente une limitation dans le cadre d'un réseau ad hoc mobile. Elle est sensible au problème connu de l'effet proche-loin ou en anglais near-far effect . Ce problème intervient lorsqu'un terminal émet à forte puissance en direction d'un terminal lointain, ce signal saturant alors les terminaux plus proches.
On distingue le CDMA synchrone, qui utilise des codes parfaitement orthogonaux (par exemple des codes de Walsh), du CDMA asynchrone, qui utilise des codes basés sur des séquences PN ( Pseudo Noise ) connus sous l'appellation PN codes en anglais (par exemple des codes de Gold ou de Kasami).
Un autre problème soulevé lorsqu'on cherche à déployer un réseau ad hoc mobile est la spécification du type d'antennes utilisées. Afin de garantir une liaison à très haut débit, c'est-à-dire de l'ordre de 100 Mbits/s, entre deux terminaux du réseau et ce avec une portée maximale, il est préférable 3o d'utiliser des antennes directionnelles car elles présentent un gain de WO 2011/012693 frequency between multiple users by allocating each user one or several frequency bands in which he is authorized to communicate. A disadvantage of the FDMA multiple access method is a guard band must be introduced between each frequency band to prevent two different users from interfering with each other. The cut guardbands are sized according to the performance of the bandpass filters and the maximum relative speed between user (effect Doppler). The introduction of guardbands also gives rise to decrease in available bandwidth.
A third method of multiple access is the multiple access method Code division or English CDMA (Code Division Multiple Access).
This method is based on known spectrum spreading techniques by direct sequence. This method allows all users to communicate on the same given frequency by allocating them codes orthogonal used to spread and de-spread the useful signal. However, CDMA access method has a limitation in a network ad hoc mobile. She is sensitive to the known problem of the near-far effect or in English near-far effect. This problem occurs when a terminal emits high power towards a distant terminal, this saturating signal then the terminals closer.
We distinguish synchronous CDMA, which uses codes perfectly orthogonal (eg Walsh codes), asynchronous CDMA, which uses codes based on known PN (Pseudo Noise) sequences under the name PN codes in English (eg Gold codes or from Kasami).
Another problem raised when trying to deploy an ad network mobile hitch is the specification of the type of antennas used. To ensure a very high speed link, that is to say of the order of 100 Mbits / s, between two network terminals and this with a maximum range, it is better 3o to use directional antennas because they have a gain of WO 2011/01269

4 PCT/EP2010/061097 directivité dans une direction donnée plus important ce qui permet de concentrer toute la puissance de transmission vers le terminal récepteur.
Enfin, dans un réseau mobile, les noeuds se déplacent au cours du temps ce qui pose le problème de la ré-allocation dynamique des ressources radio par la méthode d'accès. La méthode doit être notamment capable de prendre en compte, le plus efficacement possible, de fréquents changements de topologie afin de couvrir les besoins de communication des noeuds.

La présente invention propose notamment une méthode d'accès l o multiple adaptée au partage efficace de ressources au sein d'un réseau ad hoc mobile. Chaque plateforme se voit allouer une bande de fréquence qu'elle gère par une méthode d'accès CDMA pour recevoir simultanément les signaux issus d'autres plateformes. En émission, chaque plateforme utilise un code alloué par le destinataire pour transmettre dans la bande de fréquence de ce dernier.
La méthode d'accès proposée diffère des méthodes d'accès TDMA ou TDD
( Time Division Duplexing ) dans le sens où elle n'introduit pas de temps de latence lié à l'attente d'une ressource radio pour émettre.
La méthode d'accès selon l'invention permet de limiter les inconvénients liés à plusieurs méthodes d'accès de l'art antérieur.
= L'utilisation de codes d'étalements selon une méthode CDMA permet de limiter la perte due aux bandes de garde requises pour une méthode FDMA de l'art antérieur En effet, la méthode selon l'invention permet de multiplexer plusieurs liens au sein de chaque bande limitant ainsi le nombre de bandes nécessaires.
= L'utilisation de bandes de fréquences de réception distinctes allouées à
chaque noeud du réseau permet de limiter le problème du near-far effect introduit par les méthodes d'accès CDMA. En effet, le fait de séparer les transmissions de sorte que dans une bande donnée il n'a qu'un seul récepteur évite par construction le problème du near-far effect .
La méthode d'accès proposée met également en oeuvre des mécanismes de réutilisation spatiale des bandes de fréquence. 4 PCT / EP2010 / 061097 directivity in a given direction more important which allows for concentrate all the transmission power to the receiving terminal.
Finally, in a mobile network, the nodes move during the time which poses the problem of dynamic re-allocation of resources radio by the access method. In particular, the method must be able to take into account, as efficiently as possible, frequent changes topology to cover the communication needs of the nodes.

The present invention proposes in particular an access method multiple lo adapted to the efficient sharing of resources within a network ad mobile hitch. Each platform is allocated a frequency band that it manages by a method of access CDMA to receive simultaneously signals from other platforms. In issue, each platform uses a code allocated by the recipient to transmit in the band of frequency of the latter.
The proposed access method differs from TDMA or TDD access methods (Time Division Duplexing) in the sense that it does not introduce time latency linked to waiting for a radio resource to transmit.
The access method according to the invention makes it possible to limit the disadvantages to several access methods of the prior art.
= The use of spread codes according to a CDMA method makes it possible to limit the loss due to the guard bands required for a method FDMA of the prior art Indeed, the method according to the invention makes it possible to multiplex several links within each band thus limiting the number of bands required.
= The use of separate reception frequency bands allocated to each node of the network can limit the problem of near-far effect introduced by CDMA access methods. Indeed, the fact separate the transmissions so that in a given band he did that a single receiver avoids by construction the problem of near-far effect.
The proposed access method also implements spatial reuse of frequency bands.

5 L'invention s'applique notamment dans le cadre des limitations suivantes :
= Le nombre de bandes fréquentielles disponibles est supérieur ou égal au nombre de participants du réseau.
= Il n'y a pas de réutilisation spatiale des bandes de fréquences.
L'invention permet également de lever ces limitations et propose d'augmenter le nombre potentiel d'utilisateurs du réseau en réutilisant les bandes de fréquence sur plusieurs plateformes du réseau. Pour que le partage de ces bandes soit le plus efficace possible, un algorithme d'allocation dynamique des bandes fréquentielles est utilisé dans le but de minimiser les interférences entre chaque plateforme réutilisant une même bande de fréquence. L'allocation des bandes fréquentielles se fait sur la base d'un réseau établi construit au préalable par un algorithme de construction du réseau. De cette façon, deux noeuds qui possèdent un lien de transmission entre eux se voient attribuer des bandes de fréquence de réception différentes. En cas de réutilisation d'une bande de fréquence, une vérification est faite de sorte que le niveau de perturbation induit par un lien sur un autre reste en dessous d'un seuil prédéfini. Cette vérification élimine ainsi également le problème du near far effect .
La réutilisation des bandes de fréquence dans un réseau mobile implique de fréquents changements de bande. Ces changements doivent s'effectuer sans temps mort afin de garder la propriété de pouvoir transmettre sans latence importante à n'importe quel instant. Un mécanisme de changement de fréquence synchrone, également connu en anglais sous le terme handover , est proposé. 5 The invention applies in particular in the context of the limitations following:
= The number of frequency bands available is greater or equal to the number of participants in the network.
= There is no spatial reuse of the frequency bands.
The invention also makes it possible to remove these limitations and proposes increase the potential number of network users by reusing frequency bands on multiple network platforms. For the sharing these bands be as efficient as possible, an algorithm Dynamic allocation of frequency bands is used for the purpose of minimize interference between each platform reusing the same frequency band. Frequency band allocation is based on the base an established network built in advance by a construction algorithm of the network. In this way, two nodes that have a transmission link between them are assigned reception frequency bands different. In case of reuse of a frequency band, a verification is done so that the level of disruption induced by a link on a other stays below a predefined threshold. This verification eliminates also the problem of near far effect.
Reuse of frequency bands in a mobile network involves frequent band changes. These changes must to be carried out without a dead time in order to keep the property transmit without significant latency at any time. A mechanism Synchronous frequency change, also known in English as the term handover, is proposed.

6 L'invention est avantageusement applicable pour des antennes directives qui permettent d'obtenir des débits et portées importants. La méthode proposée tire parti de la directivité des antennes pour augmenter la réutilisation spatiale des bandes de fréquences et augmenter ainsi le débit total dans le réseau ad-hoc.

L'invention a pour objet une méthode d'accès multiple aux ressources radio dans un réseau ad-hoc mobile comportant une pluralité de terminaux ou noeuds mobiles communiquant, de coordonnées géographiques connues l o caractérisée en ce qu'elle comporte au moins les étapes suivantes :
o une étape de construction dudit réseau permettant de générer une pluralité de liens actifs entre au moins deux noeuds actifs dudit réseau, un lien actif étant composé de deux paires de canaux, affectés respectivement à l'émission et à la réception, comportant chacun un sous-canal de signalisation et un sous-canal de communication, un lien étant activé lorsque le degré de pertinence dudit lien est supérieur à une constante donnée, le degré de pertinence dudit lien étant déterminé au moins en fonction de critères de distance entre lesdits noeuds et/ou de critères de priorité entre lesdits noeuds, chacun desdits noeuds actifs dudit réseau comportant une table de voisinage qui regroupe l'ensemble des noeuds actifs dudit réseau auquel il est directement relié par un lien actif, o une étape d'allocation de bandes de fréquence de réception à
chacun desdits noeuds actifs dudit réseau, lesdites bandes de fréquence étant de largeur identiques et espacées d'une bande de garde minimum donnée, ladite allocation étant effectuée de la façon suivante :
^ si le nombre de noeuds actifs dudit réseau est inférieur ou égal au nombre de bandes de fréquences disponibles, une 6 The invention is advantageously applicable for antennas guidelines that provide significant flows and ranges. The proposed method takes advantage of the directivity of the antennas to increase the Spatial reuse of frequency bands and thus increase throughput total in the ad-hoc network.

The subject of the invention is a method of multiple access to resources radio in a mobile ad-hoc network comprising a plurality of terminals communicating mobile nodes of known geographical coordinates lo characterized in that it comprises at least the following steps:
a step of constructing said network making it possible to generate a plurality of active links between at least two active nodes of said network, an active link consisting of two pairs of channels, assigned to the transmission and reception respectively, each a signaling subchannel and a subchannel of communication, a link being activated when the degree of relevance said link is greater than a given constant, the degree of relevance of the said link being determined at least in terms of criteria of distance between said nodes and / or criteria of priority between said nodes, each of said active nodes of said network with a neighborhood table that groups together active nodes of the network to which it is directly connected by an active link, o a step of allocating reception frequency bands to each of said active nodes of said network, said bands of frequency being of identical width and spaced from a strip of given minimum guarantee, the said allowance being made from the following way:
if the number of active nodes of said network is less than equal to the number of frequency bands available, a

7 bande de fréquence de réception différente est allouée à
chacun desdits noeuds, ^ si le nombre de noeuds actifs dudit réseau est strictement supérieur au nombre de bandes de fréquences disponibles, une réutilisation desdites bandes de fréquences est faite de telle sorte que l'allocation soit effectuée de façon à
minimiser les interférences entre deux noeuds actifs qui ont la même bande de fréquence de réception, o une étape d'allocation de code d'étalement effectuée par chacun desdits noeuds actifs récepteur dudit réseau pour chacun desdits noeuds émetteurs voisins auquel il est directement relié par un lien actif selon une méthode CDMA asynchrone, lesdits noeuds émetteurs voisins communiquant avec ledit noeud récepteur dans la bande de fréquence de réception qui lui a été allouée, o une étape de contrôle de puissance effectuée par chacun desdits noeuds récepteur dudit réseau pour chacun desdits noeuds émetteurs voisins auquel il est directement relié par un lien actif, ladite étape de contrôle de puissance mettant en oeuvre une boucle de régulation de puissance différente pour chacun desdits liens actifs émanant dudit noeud récepteur ayant pour fonction d'assurer que tous les signaux reçus par ledit noeud récepteur en provenance desdits noeuds émetteurs le sont avec le même niveau de puissance.
Dans une variante de réalisation de l'invention, la même bande de fréquence de réception est allouée à une pluralité de noeuds actifs distincts si et seulement si le niveau de perturbation induit par un lien actif d'un desdits noeuds sur un lien actif d'un autre desdits noeuds est inférieur à un seuil donné.
Dans une variante de réalisation de l'invention, un changement de bande 3o de fréquence de réception d'un noeud dudit réseau est effectué en cours de transmission et ce changement est annoncé aux autres noeuds dudit réseau 7 different reception frequency band is allocated to each of said nodes, if the number of active nodes of said network is strictly greater than the number of available frequency bands, a reuse of these frequency bands is made of such that the allocation is made in such a way as to minimize interference between two active nodes that have the same reception frequency band, o a spreading code allocation step performed by each said active nodes receiving said network for each of said neighboring transmitter nodes to which it is directly connected by a link active according to an asynchronous CDMA method, said nodes neighboring transmitters communicating with said receiving node in the reception frequency band allocated to it, o a power control step performed by each of said receiving nodes of said network for each of said nodes neighboring transmitters to which it is directly connected by an active link, said power control step implementing a different power control loop for each of said active links emanating from said receiver node having as its function to ensure that all signals received by said receiving node in origin of said transmitting nodes are at the same level power.
In an alternative embodiment of the invention, the same band of receive frequency is allocated to a plurality of distinct active nodes if and only if the level of disturbance induced by an active link of a said nodes on an active link of another of said nodes is less than a threshold given.
In an alternative embodiment of the invention, a band change 3o frequency of reception of a node of said network is carried out during transmission and this change is announced to the other nodes of said network

8 à l'aide de messages d'annonce contenant au moins l'instant du changement et la nouvelle bande de fréquence.
Dans une variante de réalisation de l'invention, chacun desdits noeuds tient à jour une base de données géographiques comportant ses coordonnées géographiques ainsi que celle des noeuds de sa table de voisinage, lesdites coordonnées géographiques étant fournies par un mécanisme externe audit réseau tel qu'une forme d'onde omnidirectionnelle longue portée, une liaison de données tactiques ou un système de radar.
Dans une variante de réalisation de l'invention, chacun desdits noeuds l o tient à jour une base de données géographiques comportant ses coordonnées géographiques ainsi que celle des noeuds de sa table de voisinage, ladite base étant construite et maintenue à l'aide de messages de signalisation dédiés à cet effet et transmis entre les noeuds dudit réseau.
Dans une variante de réalisation de l'invention, l'accès aux ressources radio d'un nouveau noeud entrant dans ledit réseau est réalisé à l'aide au moins des étapes suivantes :
o ledit noeud entrant sélectionne aléatoirement une bande de fréquence de réception parmi celles disponibles, o ledit noeud entrant transmet au moins un message d'entrée dans le réseau dans chacune des bandes de fréquence disponibles avec une puissance d'émission dont le niveau augmente progressivement jusqu'à obtention d'une réponse, ledit message d'entrée contenant au moins la position géographique dudit noeud entrant, sa vitesse, son accélération et sa bande de fréquence de réception, o sur réception d'un message d'entrée dans le réseau, un noeud destinataire met à jour au moins sa base de données géographique et sa table de voisinage et répond par un message de réponse transmis dans la bande de fréquence de réception contenue dans ledit message d'entrée dans le réseau avec une puissance d'émission calculée au moins en fonction de la distance 8 using announcement messages containing at least the moment of change and the new frequency band.
In an alternative embodiment of the invention, each of said nodes maintains a geographical database including its geographical coordinates as well as that of the nodes of his table of neighborhood, said geographical coordinates being provided by a mechanism external to said network such as an omnidirectional waveform long range, a tactical data link or a radar system.
In an alternative embodiment of the invention, each of said nodes lo maintains a geographical database containing its geographical coordinates as well as that of the nodes of his table of neighborhood, said base being constructed and maintained by means of messages of dedicated signaling for this purpose and transmitted between the nodes of said network.
In an alternative embodiment of the invention, access to resources radio of a new node entering said network is realized using the less of the following steps:
o said incoming node randomly selects a band of reception frequency among those available, o said incoming node transmits at least one input message in the network in each of the frequency bands available with an emission power whose level increases progressively until an answer is obtained, said message entry containing at least the geographical position of said node entering, speed, acceleration and frequency band of reception, o On receipt of an input message in the network, a node recipient updates at least its database geographic map and its neighborhood table and responds with a message response transmitted in the receiving frequency band contained in said input message in the network with a transmission power calculated at least as a function of distance

9 entre ledit noeud entrant et ledit noeud destinataire, ledit message de réponse contenant au moins la position géographique dudit noeud destinataire, sa vitesse, son accélération et sa bande de fréquence de réception, o sur réception d'un message de réponse, ledit noeud entrant dans le réseau met à jour au moins sa base de données géographique et sa table de voisinage.
Dans une variante de réalisation de l'invention, l'envoi desdits messages d'entrée dans le réseau et de réponse se fait en contention d'accès, en l o utilisant un code d'étalement unique connu de tous les noeuds du réseau.

L'invention a également pour objet un système de communication embarqué sur un noeud mobile communiquant au sein d'un réseau ad-hoc mobile caractérisé en ce qu'il comprend au moins une base de données géographiques en trois dimensions et un processeur de traitement adaptés à
mettre en oeuvre les étapes de la méthode d'accès multiple aux ressources radio définie précédemment.

L'invention a également pour objet un réseau ad-hoc mobile comprenant une pluralité de noeuds mobiles, caractérisé en ce que lesdits noeuds embarquent un tel système de communication pour l'accès multiple aux ressources radio au sein dudit réseau.
Dans une variante de réalisation de l'invention, lesdits noeuds mobiles sont des aéronefs.

D'autres caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description détaillée donnée à titre d'exemple et non limitative qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent :
La figure 1, un schéma illustrant le principe général de la méthode 3o d'accès selon l'invention, La figure 2, un synoptique fonctionnel d'un système comprenant deux noeuds et mettant en oeuvre la méthode d'accès selon l'invention, La figure 3, un schéma illustrant la connectivité entre plusieurs noeuds d'un réseau pour lequel s'applique l'invention, 5 La figure 4, un exemple de réseau maillé mettant en oeuvre la méthode selon l'invention, Les figures 5 et 6, deux schémas illustrant la gestion d'un changement d'allocation de fréquence dynamique, La figure 7, un schéma illustrant le contrôle de puissance mis en 9 between said incoming node and said destination node, said message answer containing at least the geographical position of the receiving node, its speed, its acceleration and its band of reception frequency, o upon receiving a response message, said node entering the network updates at least its geographic database and his neighborhood table.
In an alternative embodiment of the invention, the sending of said messages entry into the network and response is done in contention of access, in using a unique spreading code known to all the nodes of the network.

The invention also relates to a communication system embedded on a mobile node communicating within an ad-hoc network mobile characterized in that it comprises at least one database three-dimensional geographic and processing processor suitable for implement the steps of the multiple resource access method radio defined previously.

The subject of the invention is also a mobile ad-hoc network comprising a plurality of mobile nodes, characterized in that said nodes embark on such a communication system for multiple access to radio resources within said network.
In an alternative embodiment of the invention, said mobile nodes are aircraft.

Other characteristics will appear on reading the description detailed given by way of example and not limiting which follows of attached drawings that represent:
Figure 1, a diagram illustrating the general principle of the method 3o access according to the invention, FIG. 2, a functional block diagram of a system comprising two nodes and implementing the access method according to the invention, Figure 3, a diagram illustrating the connectivity between several nodes of a network for which the invention applies, FIG. 4, an example of a mesh network implementing the method according to the invention, Figures 5 and 6, two diagrams illustrating the management of a change dynamic frequency allocation, Figure 7, a diagram illustrating the power control implemented

10 oeuvre avec deux types d'antennes différents.

La figure 1 illustre sur un diagramme temps/fréquence le principe de la méthode d'accès multiple selon l'invention. L'invention utilise un nombre donné de bandes de fréquences de largeur identiques BO, B1, B2, Bn espacées au minimum par une bande de garde 6B 101,102 de largeur déterminée afin d'assurer un niveau d'interférence entre bandes acceptable, c'est-à-dire inférieur à un seuil d'interférence donné. A l'intérieur de chacune de ces bandes BO, B1, B2, Bn, la communication est organisée dynamiquement en utilisant une méthode d'accès multiple par répartition en codes (CDMA) asynchrone. Les codes utilisés, par exemple des codes de type Gold ou Kasami connus de l'Homme du métier, sont construits à partir de séquences pseudo-aléatoires et possèdent un bon coefficient d'orthogonalité entre eux quel que soit le décalage temporel entre les différentes transmissions.
Chaque noeud du réseau se voit attribuer une de ces bandes fréquentielles BO, B1, B2, Bn qu'il utilise ensuite uniquement en réception.
C'est ce noeud récepteur qui gère ensuite l'accès aux ressources radio de tous les autres noeuds qui communiquent avec lui sur la fréquence allouée.
Notamment ce noeud récepteur gère l'allocation de codes et de débits pour les noeuds qui émettent vers lui, il gère également les boucles de contrôle de puissance. 10 works with two different types of antennas.

Figure 1 illustrates on a time / frequency diagram the principle of multiple access method according to the invention. The invention uses a number given identical frequency bands of width BO, B1, B2, Bn spaced at least by a guard strip 6B 101,102 wide determined to ensure an acceptable level of inter-band interference, i.e., less than a given interference threshold. Inside of each of these bands BO, B1, B2, Bn, the communication is organized dynamically using a method of distributed multiple access asynchronous codes (CDMA). The codes used, for example codes of Gold type or Kasami known to those skilled in the art, are built from pseudo-random sequences and have a good coefficient orthogonality between them regardless of the time difference between different transmissions.
Each network node is assigned one of these bands frequencies BO, B1, B2, Bn that he then uses only in reception.
It is this receiving node that then manages access to the radio resources of all other nodes that communicate with him on the allocated frequency.
In particular, this receiving node manages the allocation of codes and data rates for the nodes that emit towards it, it also handles the control loops of power.

11 Les bandes de fréquences BO, B1, B2, Bn, peuvent être réutilisées par plusieurs noeuds sous les conditions suivantes :
= Les codes utilisés par ces noeuds possèdent un bon coefficient d'orthogonalité, = Le niveau de puissance d'un code reçu par un noeud qui n'est pas le destinataire de la communication ne doit pas dépasser un seuil donné.
Le duplexage utilisé est fréquentiel uniquement. Pour un noeud donné, la transmission n'est possible que hors de la bande de fréquence allouée pour la réception. Ceci entraine des contraintes sur les possibilités de 1o communication directe. De plus, en cas de réutilisation de fréquence, plusieurs noeuds possédant la même bande de réception peuvent être amenés à établir un lien entre eux. Deux solutions sont alors possibles. La première consiste à établir une communication indirecte entre ces noeuds par l'intermédiaire d'un routage via des noeuds tiers. La seconde consiste à
établir une communication directe en réallouant de nouvelles bandes de fréquence sur la base des liens du réseau établi.

La figure 2 schématise fonctionnellement les éléments nécessaires à
la mise en oeuvre de la méthode d'accès selon l'invention.
Un premier noeud mobile 210a du réseau, qui peut être un aéronef dans le cas d'un réseau aéronautique ou tout autre terminal mobile capable de communiquer avec un tiers, communique avec un second noeud mobile 210b à travers un lien de trafic 230 dont la fonction est l'échange de données utiles et un lien de signalisation 220 dont la fonction est l'échange de messages permettant la gestion globale du réseau. Chacun de ces noeuds 210a, 210b comporte un processeur qui exécute, en permanence, un procédé 201a, 201 b de construction du réseau selon l'invention qui fournit des informations sur l'état du réseau à un procédé 202a, 202b d'allocation de fréquences selon l'invention. Ces deux procédés sont continuellement alimentés par une 3o base de données géographique en trois dimensions 203a, 203b qui met à
jour et délivre en permanence la position géographique, les vecteurs vitesse 11 The frequency bands BO, B1, B2, Bn can be reused by several nodes under the following conditions:
= The codes used by these nodes have a good coefficient orthogonality, = The power level of a code received by a node that is not the recipient of the communication must not exceed a given threshold.
The duplexing used is frequency only. For a given node, the transmission is only possible outside the frequency band allocated for the reception. This entails constraints on the possibilities of 1o direct communication. Moreover, in case of frequency reuse, several nodes with the same reception band can be brought to link them. Two solutions are then possible. The first is to establish an indirect communication between these nodes by via routing via third-party nodes. The second is establish direct communication by reallocating new bands of Frequency based on established network links.

Figure 2 schematizes functionally the elements necessary to the implementation of the access method according to the invention.
A first mobile node 210a of the network, which may be an aircraft in the case of an aeronautical network or any other mobile terminal capable of communicate with a third party, communicate with a second mobile node 210b through a traffic link 230 whose function is the exchange of data helpful and a signaling link 220 whose function is the exchange of messages allowing the global management of the network. Each of these nodes 210a, 210b includes a processor that continuously executes a method 201a, 201 b of construction of the network according to the invention which provides information on the state of the network to a frequency allocation method 202a, 202b according to the invention. These two processes are continuously fed by a 3o three-dimensional geographical database 203a, 203b which sets day and permanently delivers the geographical position, the speed vectors

12 et accélération de l'ensemble des noeuds voisins. La connaissance de ces paramètres spatiaux temporels à un instant t permet d'estimer la position des noeuds voisins à un instant t' > t. La base de données géographiques 3D
203a, 203b est alimentée périodiquement avec une période minimale donnée. Cette alimentation peut être effectuée de différentes façons. Des messages de signalisation 220 peuvent être dédiés à cet effet pour supporter ainsi les mécanismes de gestion de la base 203a, 203b de façon autonome.
Les coordonnées géographiques des noeuds peuvent également être vues comme des données d'entrée fournies par des mécanismes externes tels l o qu'une liaison omnidirectionnelle longue portée, une liaison de données tactiques ou encore le système de radar d'un avion.

La figure 3 illustre le mécanisme de construction du réseau mettant en oeuvre la méthode d'accès selon l'invention. Chaque noeud Ni, Nj, Nk, NI
exécute un algorithme distribué de construction du réseau. Cet algorithme est responsable de la gestion dynamique des liens de communication entre les différents noeuds du système. Un lien entre deux noeuds est toujours bidirectionnel et composé de quatre canaux. Dans chaque sens (émission/réception), un canal de trafic 302,304 et un canal de signalisation 301,303 sont utilisés. Pour chacun de ces canaux 301, 302, 303,304 un code d'étalement ou code basé sur une séquence PN et un niveau de puissance sont alloués. Tout noeud du système Ni, Nj, Nk, NI, a la possibilité d'établir un certain nombre n de liens de communication, le nombre de liens maximum étant propre à chaque noeud et étant déterminé en fonction de ses capacités antennaires et de ses capacités de réception en terme de nombre de codes traités parallèlement. L'ensemble des liens établis à l'aide de l'algorithme de construction du réseau, à un instant t, définit la topologie du réseau. Tout noeud Ni communique avec un sous-ensemble de noeuds Nj, Nk, NI du système via ses n liens actifs. Eventuellement, des noeuds intermédiaires peuvent assurer la fonction de routage. 12 and acceleration of all neighboring nodes. The knowledge of these temporal spatial parameters at a time t allows to estimate the position neighboring nodes at a time t '> t. 3D geographical database 203a, 203b is fed periodically with a minimum period given. This diet can be performed in different ways. of the 220 signaling messages can be dedicated for this purpose to support thus the management mechanisms of the base 203a, 203b autonomously.
The geographical coordinates of the nodes can also be seen as input data provided by external mechanisms such as lo a long-range omnidirectional link, a data link tactics or the radar system of an airplane.

Figure 3 illustrates the construction mechanism of the network implement the access method according to the invention. Each node Ni, Nj, Nk, NI
executes a distributed algorithm for building the network. This algorithm is responsible for the dynamic management of communication links between the different nodes of the system. A link between two nodes is always bidirectional and composed of four channels. In each direction (transmission / reception), a traffic channel 302,304 and a signaling channel 301,303 are used. For each of these channels 301, 302, 303,304 a code spreading or code based on a PN sequence and a power level are allocated. Any node of the system Ni, Nj, Nk, NI, has the possibility to establish a number n of communication links, the number of links maximum being specific to each node and being determined according to its capabilities antennae and its reception capabilities in terms of number of codes treated in parallel. The set of links established using the algorithm of Network construction, at a time t, defines the topology of the network. All node Ni communicates with a subset of nodes Nj, Nk, NI of system via its n active links. Optionally, intermediate nodes can provide the routing function.

13 = L'algorithme de construction du réseau fabrique un graphe couvrant tous les noeuds du système à portée radio. Il s'exécute en permanence, la connectivité, c'est-à-dire les liens actifs entre noeuds, changeant continuellement. Tout lien entre deux noeuds du réseau dont le degré de pertinence est supérieur à une constante donnée est établi. Le degré de pertinence est calculé en fonction de différents critères dynamiques et/ou statiques, locaux et/ou reçus. Les différents critères utilisés peuvent être pondérés pour élaborer le calcul final du degré de pertinence. Les critères utilisés peuvent également varier d'un type de plateforme à un autre. Les critères utilisés sont par exemple, mais pas uniquement des critères géographiques tels que la proximité de deux noeuds du réseau entre lesquels un lien peut être établi. Plus un lien est court, plus il sera pertinent.
= un lien entre deux noeuds peut être défini comme obligatoire pour des raisons propres au système. Dans ce cas ce lien aura un degré de pertinence maximal dès que les noeuds sont à portée radio l'un de l'autre.

Une fois le réseau construit, chaque noeud Ni du système exécute un algorithme distribué selon l'invention d'allocation dynamique des bandes de fréquence en réception. La méthode consiste à allouer de façon distribuée les bandes de fréquence en réception aux différents noeuds du système avec pour objectif de minimiser les interférences liées à la réaffectation des bandes de fréquence à différents noeuds. La méthode prend en compte la mobilité/restructuration du réseau en réallouant dynamiquement des fréquences dans le but de maintenir les liens établis.
Deux cas de figure se distinguent. Le premier cas correspond à un scénario pour lequel le nombre de noeuds constituant le réseau est inférieur au nombre de bandes de fréquences disponibles. Dans ce cas, l'allocation en fréquence ne nécessite pas de réutilisation de certaines bandes fréquentielles, la solution est optimale et peut être exécutée via un algorithme distribué ou simplement par configuration statique. 13 = The network build algorithm produces a graph covering all the nodes of the radio range system. It runs continuously, the connectivity, that is, active links between nodes, changing continually. Any link between two nodes of the network whose degree of relevance is greater than a given constant is established. The degree of relevance is calculated according to different dynamic criteria and / or static, local and / or received. The different criteria used can be weighted to develop the final calculation of the degree of relevance. Criteria used may also vary from one type of platform to another. The criteria used are for example, but not only criteria geographical such as the proximity of two nodes of the network between which a link can be established. The shorter a link is, the more it will be relevant.
= a link between two nodes can be defined as mandatory for reasons specific to the system. In this case, this link will have a degree of maximum relevance as soon as the nodes are within radio range of each other.

Once the network is built, each node N of the system executes a distributed algorithm according to the invention of dynamic allocation of the bands of reception frequency. The method consists of allocating distributed the reception frequency bands at the different nodes of the system with aim of minimizing interference with the reallocation of frequency bands at different nodes. The method takes into account the mobility / restructuring of the network by dynamically reallocating frequencies in order to maintain established links.
Two cases stand out. The first case corresponds to a scenario for which the number of nodes constituting the network is less than the number of frequency bands available. In this case, the allocation in frequency does not require reuse of some bands frequency, the solution is optimal and can be executed via a algorithm distributed or simply by static configuration.

14 Le second cas nécessite une solution plus élaborée. Il s'agit du cas où le nombre de noeuds est cette fois supérieur au nombre de bandes de fréquences disponibles. Dans ce cas le but de l'allocation de fréquence est de minimiser les interférences entre deux noeuds qui possèdent la même bande de fréquence de réception. Une méthode possible pour cela consiste à se ramener au problème connu en théorie des graphes de la k-colorisation d'un graphe planaire. Cette méthode consiste à affecter une bande de fréquences à chaque noeud avec la contrainte que deux noeuds voisins n'ont pas la même bande de fréquences.

Un exemple de construction de réseau et d'allocation de bandes de fréquence en réception est illustré à la figure 4. Trois bandes de fréquences 131, B2, B3 sont disponibles et doivent être allouées à 9 noeuds distincts qui possèdent des liens actifs entre eux définis par un mécanisme de construction du réseau.
Le noeud 701 reçoit des données du noeud 702 dans la bande de fréquence 131.
Le noeud 702 reçoit des données des noeuds 701 et 704 dans la bande B3.
Le noeud 703 reçoit des données du noeud 705 dans la bande B3.
Le noeud 704 reçoit des données des noeuds 702,705 et 708 dans la bande B2.
Le noeud 705 reçoit des données des noeuds 703,704 et 709 dans la bande 131.
Le noeud 706 reçoit des données du noeud 709 dans la bande B2.
Le noeud 707 reçoit des données du noeud 709 dans la bande B2.
Le noeud 708 reçoit des données du noeud 704 dans la bande B3.
Le noeud 709 reçoit des données des noeuds 705,706 et 707 dans la bande B3.
Deux noeuds voisins du réseau n'ont pas la même bande de fréquence de 3o réception afin de limiter le niveau de perturbation. Un noeud est voisin d'un autre au sein du réseau s'ils sont directement liés par un lien actif.

Les algorithmes de construction du réseau et d'allocation dynamique des bandes de fréquences définissent respectivement des changements, connus également sous le terme anglais handover , de liens entre noeuds 5 et des changements de bande de fréquence en réception. Les changements de liens entre noeuds peuvent intervenir, par exemple, lorsque deux noeuds qui ont un lien établi s'éloignent trop fortement l'un de l'autre, le mécanisme de construction du réseau régénère alors de nouveaux liens. Les changements de bande de fréquence de réception interviennent, par 1o exemple, lorsque deux noeuds qui communiquent en réception sur la même bande fréquentielle se rapprochent l'un de l'autre ce qui peut créer un niveau d'interférence trop important.
Lorsqu'un changement est décidé par un noeud donné, ce noeud propage des messages d'annonce, via son canal de signalisation, à l'ensemble des 14 The second case requires a more elaborate solution. This is the case where the number of nodes is this time greater than the number of bands of available frequencies. In this case the purpose of the frequency allocation is to minimize interference between two nodes that have the same reception frequency band. One possible method for this is to reduce to the problem known in theory of the graphs of k-colorization of a planar graph. This method involves assigning a strip of frequencies at each node with the constraint that two neighboring nodes have not the same frequency band.

An example of network construction and band allocation receiving frequency is shown in Figure 4. Three Frequency Bands 131, B2, B3 are available and must be allocated to 9 separate nodes which have active links between them defined by a mechanism of network construction.
Node 701 receives data from node 702 in the frequency band 131.
Node 702 receives data from nodes 701 and 704 in band B3.
Node 703 receives data from node 705 in band B3.
Node 704 receives data from nodes 702, 705 and 708 in the band B2.
Node 705 receives data from nodes 703,704 and 709 in the band 131.
Node 706 receives data from node 709 in band B2.
Node 707 receives data from node 709 in band B2.
Node 708 receives data from node 704 in band B3.
Node 709 receives data from nodes 705, 706 and 707 in the band B3.
Two neighboring nodes of the network do not have the same frequency band of 3o reception to limit the level of disturbance. A node is neighbor a other within the network if they are directly linked by an active link.

Network construction and dynamic allocation algorithms frequency bands define changes, also known as handover, links between nodes 5 and frequency band changes on reception. Changes of links between nodes can occur, for example, when two nodes who have an established connection are moving too far away from each other, the mechanism network building then regenerates new links. The reception frequency band changes occur, by 1o example, when two nodes that communicate in reception on the same frequency band are getting closer to each other which can create a level too much interference.
When a change is decided by a given node, this node propagates announcements, via its signaling channel, to all

15 noeuds du système qui sont concernés. Le message d'annonce contient, par exemple, la date à laquelle le changement doit avoir lieu ainsi que des informations telles qu'une nouvelle bande de fréquence, un niveau de puissance ou un code PN. La figure 5 illustre l'envoi de messages d'annonce 401, 402,403 par un noeud Ni à ses voisins Nj, Nk, NI annonçant le futur changement 410 de lien ou de fréquence.
Les noeuds émetteurs doivent s'assurer que la transmission d'un paquet de données n'intervient pas pendant un changement de bande de fréquence, tel qu'illustré sur la partie gauche de la figure 6. Une transmission est en cours dans la bande de fréquence B;_, pour laquelle les paquets de données 501,502 ont déjà été transmis, le paquet 503 ne peut pas être en cours de transmission lorsqu'un changement 504 de bande B;_, vers B;
intervient. La partie de droite de la figure 6 montre que le noeud émetteur doit attendre le changement de bande de fréquence 504 du noeud récepteur avant de transmettre le paquet de données 503.
3o Afin de n'introduire aucune latence dans la communication, il est possible, dans une variante de réalisation de l'invention, que chaque noeud possède la 15 nodes of the system that are concerned. The announcement message contains, for example, the date on which the change is to take place, as well as information such as a new frequency band, a level of power or a PN code. Figure 5 illustrates the sending of announcement messages 401, 402,403 by a node Ni to its neighbors Nj, Nk, NI announcing the future change 410 of link or frequency.
The transmitting nodes must ensure that the transmission of a data packet does not occur during a band change of frequency, as shown on the left side of Figure 6. A
transmission is in progress in the frequency band B; _, for which the packets of data 501,502 have already been transmitted, the 503 packet can not be in transmission rate when a change 504 of band B; _, to B;
intervenes. The right-hand part of Figure 6 shows that the transmitting node must wait for the change of frequency band 504 of the receiving node before transmitting the data packet 503.
3o In order to introduce no latency in the communication, it is possible, in an alternative embodiment of the invention, that each node has the

16 capacité de recevoir sur deux bandes B;_,, Bi simultanément durant la période du changement. L'ancien lien n'est alors rompu que lorsque le nouveau est pleinement opérationnel.
Dans les systèmes de communication mobile basés sur un réseau comportant une infrastructure et mettant en oeuvre une méthode d'accès multiple par répartition en code (CDMA), comme par exemple les systèmes UMTS, chaque noeud du réseau n'émet que sur un seul canal, appelé canal montant, vers une seule destination qui est appelée station de base. Cette dernière se charge d'effectuer le relais des messages vers des noeuds plus l o éloignés. Dans un tel réseau, chaque noeud ne met en oeuvre qu'une seule boucle de régulation de puissance.
Dans le système selon l'invention, au contraire, chaque noeud du système peut communiquer avec plusieurs noeuds destinataires, ces derniers organisant un accès aux ressources radio par répartition en code (CDMA) en réception dans des bandes de fréquence différentes et à des distances différentes du noeud émetteur. Par conséquent, tout noeud du système met en oeuvre n boucles de régulation de puissance, n étant le nombre de liens actifs directs qui relient ce noeud à ses voisins. En effet, tous les signaux ayant pour destination un même noeud doivent être reçus à un niveau de puissance le plus proche du niveau requis, tout signal s'ajoutant aux interférences subies par les autres signaux. Les boucles de régulation de puissance mises en oeuvre par un noeud ont donc pour fonction d'adapter les puissances d'émission en fonction du bilan de liaison des liens actifs qui le relient aux noeuds destinataires. Le bilan de liaison dépend notamment des distances relatives entre chaque noeud. La boucle de contrôle de puissance est d'autant plus réactive que les vitesses relatives des noeuds sont importantes afin de rester compatible d'un réseau fortement mobile.
A titre d'exemple la figure 7 illustre une boucle de contrôle mise en oeuvre entre deux noeuds 601 et 602 dans une bande de fréquence en réception égale à B1. Elle montre également les interférences induites par le noeud 601 sur le noeud 603 qui utilise également la bande de fréquence B1 en 16 ability to receive on two bands B; _ ,, Bi simultaneously during the period of change. The old link is then broken only when the new is fully operational.
In network-based mobile communication systems having an infrastructure and implementing an access method code division multiple (CDMA) systems, such as UMTS, each node of the network transmits on only one channel, called channel amount, to a single destination that is called base station. This last is responsible for relaying messages to more nodes lo distant. In such a network, each node implements only one power regulation loop.
In the system according to the invention, on the contrary, each node of the system can communicate with several recipient nodes, the latter organizing access to code-allocating radio resources (CDMA) in reception in different frequency bands and at different distances different from the transmitting node. Therefore, every node of the system puts n power regulation loops, n being the number of links direct assets that connect this node to its neighbors. Indeed, all signals destination for the same node must be received at a level of closest to the required level, any signal in addition to the interference from other signals. The regulation loops of power implemented by a node therefore have the function of adapting the transmission powers according to the link budget of the active links which connect to the destination nodes. The link budget depends in particular on relative distances between each node. The power control loop is all the more responsive as the relative speeds of the nodes are to be compatible with a highly mobile network.
By way of example, FIG. 7 illustrates a control loop implemented.
between two nodes 601 and 602 in a reception frequency band equal to B1. It also shows the interference induced by the node 601 on the node 603 which also uses the frequency band B1 in

17 réception au même titre que le noeud 602. Les noeuds 602 et 603 sont situés à égales distances du noeud émetteur 601. La partie gauche de la figure 7 montre le cas où une antenne directive est utilisée par le noeud émetteur 601, dans ce cas le signal 605 émis à destination du noeud 602 est plus faiblement reçu 604 par le noeud voisin 603. Par contre dans le cas où une antenne omnidirectionnelle est utilisée par le noeud émetteur 601, comme cela est illustré sur la partie droite de la figure 7, le signal émis 606 est reçu avec la même amplitude par le noeud destinataire 602 et le noeud voisin 603.

Un cas particulier de l'invention intervient dans le cas où la base de données géographiques 3D est mise à jour par le biais de messages de signalisation et lorsqu'un terminal mobile fait son entrée dans le réseau qui a été précédemment établi. Un protocole d'entrée dans le réseau doit donc être mis en oeuvre. Ce protocole est basé sur l'utilisation de messages d'entrée dans le réseau. Ces messages sont envoyés en contention d'accès, en utilisant un code unique connu et décodé par tous. Le terminal entrant dans le réseau sélectionne aléatoirement une bande de fréquence de réception, parmi celles disponibles, qu'il pourra faire évoluer dans le temps jusqu'à obtenir au moins une réponse en provenance d'un autre noeud. Il transmet des messages d'entrée dans le réseau dans chacune des bandes de fréquence du système afin d'avoir une chance de joindre au moins un noeud voisin. Pour les noeuds utilisant des antennes directives, l'envoi de messages d'entrée dans le réseau se fait successivement dans différents secteurs de l'espace de manière à obtenir une couverture omnidirectionnelle.
Afin de ne pas éblouir des noeuds proches qui utiliseraient en réception la bande de fréquence d'un message d'entrée dans le réseau, ces messages sont envoyés en utilisant d'abord une puissance réduite qui augmente au fur et à mesure jusqu'à l'obtention d'une réponse. Tout message d'entrée dans le réseau contient au minimum la position géographique du noeud émetteur, ses vecteurs vitesse et accélération ainsi que sa bande de fréquence en réception. Sur réception d'un message d'entrée dans le réseau, le noeud 17 same as node 602. Nodes 602 and 603 are located at equal distances from the transmitter node 601. The left part of FIG.
shows the case where a directional antenna is used by the transmitting node 601, in this case the signal 605 sent to the node 602 is no longer weakly received 604 by the neighboring node 603. On the other hand, in the case where a omnidirectional antenna is used by the transmitter node 601, as this is illustrated on the right side of Figure 7, the transmitted signal 606 is received with the same amplitude by the destination node 602 and the neighbor node 603.

A particular case of the invention occurs in the case where the base of 3D geographic data is updated through messages from signaling and when a mobile terminal enters the network that at previously established. An entry protocol in the network must therefore to be implemented. This protocol is based on the use of messages entry into the network. These messages are sent in access contention, using a unique code known and decoded by all. The incoming terminal in the network randomly selects a frequency band of reception, among those available, that it can evolve over time until you get at least one response from another node. he transmits input messages to the network in each of the bands frequency of the system in order to have a chance to join at least one neighbor node. For nodes using directional antennas, the sending of input messages into the network is done successively in different areas of space so as to obtain omnidirectional coverage.
In order not to dazzle nearby nodes that would use in reception the frequency band of an input message in the network, these messages are sent using first a reduced power which increases as and as you measure until you get an answer. Any entry message in the network contains at least the geographical position of the transmitter node, its speed and acceleration vectors as well as its frequency band in reception. On receipt of an input message in the network, the node

18 destinataire met à jour ses structures de données dont sa base de données géographiques 3D et sa table de voisinage.
Tout noeud ayant reçu un message d'entrée dans le réseau répond par un message réponse qui est transmis dans la bande de fréquence définie dans le message d'entrée dans le réseau. La puissance d'émission du message réponse est calculée en fonction de la distance des noeuds source et destinataire et du niveau de puissance requis à la réception de ce type de message. La distance entre les deux noeuds se calcule en fonction des informations géographiques du noeud émetteur du message réponse et de l o celles reçues dans le message d'entrée dans le réseau initial. Ces informations sont extraites de la base de données géographiques 3D. Le message réponse contient les positions géographiques, les vecteurs vitesse et accélération ainsi que la bande de fréquence de réception des noeuds connus du noeud émetteur. Sur réception du message réponse, le noeud destinataire met à jour ses différentes structures de données dont sa base de données géographique 3D et sa table de voisinage.

L'invention a pour avantage, grâce à la méthode d'accès multiple proposée, de permettre une allocation optimale des ressources en termes de temps de latence et de bande passante disponible entre les différents utilisateurs d'un réseau ad-hoc mobile. La latence d'une transmission point à
point entre deux noeuds du réseau est réduite car l'accès à la ressource spectrale par un utilisateur n'est pas contraint dans le temps contrairement aux techniques d'accès multiple à répartition dans le temps.
De plus l'invention présente également l'avantage de coupler deux fonctions, à savoir une méthode d'accès multiple et une méthode de discrétion en utilisant le même mécanisme, ce qui permet de redistribuer la capacité non utilisée en cas de discrétion, c'est-à-dire de puissance réduite, aux autres utilisateurs. En effet, le signal émis par un terminal peut être 3o rendu discret en diminuant la puissance d'émission et en augmentant le facteur d'étalement qui est un paramètre de la méthode d'accès CDMA. A 18 recipient updates its data structures including its database 3D geography and its neighborhood table.
Any node that has received an input message in the network responds with a response message that is transmitted in the frequency band defined in the input message in the network. The transmission power of the message answer is calculated based on the distance of the source nodes and recipient and the power level required upon receipt of this type of message. The distance between the two nodes is calculated according to the geographical information of the node transmitting the response message and lo those received in the input message in the initial network. These information is extracted from the 3D geographic database. The reply message contains geographical positions, speed vectors and acceleration as well as the reception frequency band of the nodes known from the transmitting node. Upon receipt of the response message, the node recipient updates its different data structures, including its database.
3D geographic data and its neighborhood table.

The invention has the advantage, thanks to the method of multiple access proposed, to allow an optimal allocation of resources in terms of latency and bandwidth available between different users of a mobile ad-hoc network. The latency of a transmission point to point between two nodes of the network is reduced because access to the resource spectral by a user is not constrained in time unlike time division multiple access techniques.
In addition, the invention also has the advantage of coupling two functions, namely a multiple access method and a method of discretion by using the same mechanism, which redistributes the unused capacity in case of discretion, that is to say of reduced power, to other users. Indeed, the signal transmitted by a terminal can be 3o discrete rendering by decreasing the power of emission and by increasing the spreading factor which is a parameter of the CDMA access method. AT

19 titre d'exemple, un facteur d'étalement égal à 10 entraine le codage d'un bit utile par 10 créneaux (ou chips en anglais) du code d'étalement utilisé.
L'énergie totale rayonnée est répartie dans la bande de fréquence utile et la densité de puissance par Hertz du signal émis est 10 fois plus faible avant l'opération de dés-étalement en réception. Le signal étalé est donc plus difficilement détectable par un tiers. Chaque plate forme peut décider de son degré de discrétion indépendamment des autres, la baisse de capacité
engendrée par un besoin de discrétion accru étant redistribuée aux autres utilisateurs partageant la même bande de fréquence.
L'invention permet également de gérer dynamiquement l'allocation des bandes fréquentielles allouées à la réception pour chaque noeud du réseau en fonction de l'évolution spatiale de ce réseau. En particulier lorsque deux terminaux fonctionnant à la même fréquence de réception se rapprochent l'un de l'autre, une réallocation du plan de fréquence est mise en oeuvre. 19 As an example, a spreading factor equal to 10 results in the coding of a bit useful by 10 slots (or chips in English) of the spreading code used.
The total radiated energy is distributed in the useful frequency band and the power density per Hertz of the transmitted signal is 10 times lower before the de-spreading operation in reception. The spread signal is therefore more difficult to detect by a third party. Each platform can decide on its degree of discretion independent of others, decreased capacity generated by a need for increased discretion being redistributed to others users sharing the same frequency band.
The invention also makes it possible to dynamically manage the allocation frequency bands allocated to the reception for each node of the network according to the spatial evolution of this network. In particular when two terminals operating at the same reception frequency approach one another, a reallocation of the frequency plan is implemented.
artwork.

Claims

1. Method of multiple access to radio resources in an ad-hoc network mobile device comprising a plurality of mobile terminals or nodes Ni, Nj, Nk, Nl communicating, of known geographical coordinates characterized in that it comprises at least the following steps:
.smallcircle. a step of constructing said network making it possible to generate a plurality of active links between at least two nodes Ni, Nj, Nk, Nl network, an active link consisting of two pairs of channels, assigned respectively to transmission and reception, each having a signaling subchannel (301,303) and a sub-channel of communication (302,304), a link being activated where the degree of relevance of the link is greater than one constant, the degree of relevance of the link being determined at least on the basis of distance criteria between said nodes and / or priority criteria between said nodes, each of said nodes N assets of said network comprising a table neighborhood which groups all the active nodes Nj, Nk, Nl said network to which it is directly connected by an active link, .smallcircle. a step of allocating reception frequency bands B0, B1, B2, Bn to each of said active nodes of said network, said frequency bands B0, B1, B2, Bn being of identical width and spaced apart from a given minimum guardband .delta.B, said allocation being made as follows:

.cndot. if the number of active nodes of that network is less than equal to the number of frequency bands B0, B1, B2, Bn available, a different reception frequency band is allocated to each of the said nodes, .cndot. if the number of active nodes of the network is strictly greater than the number of frequency bands B0, B1, B2, Bn available, a reuse of said bands of frequencies is made in such a way that the allocation is performed in order to minimize interference between two active nodes that have the same frequency band of reception, .smallcircle. a spreading code allocation step performed by each said active receiver nodes Ni of said network for each said neighboring Nj, Nk, Nl transmitter nodes to which it is directly connected by an active link according to an asynchronous CDMA method, said neighboring Nj, Nk, Nl transmitter nodes communicating with said receiver node Ni in the receiving frequency band Bi which was allocated to him, .smallcircle. a power control step performed by each of said Ni receiver nodes of said network for each of said nodes transmitters Nj, Nk, Nl to which it is directly connected by a active link, said power control step implementing a different power regulation loop for each said active links emanating from said receiver node Ni having for function to ensure that all signals received by said node receiver Ni from said transmitting nodes Nj, Nk, Nl on are with the same level of power.

2. Multiple access method according to claim 1 characterized in that the same receive frequency band is allocated to a plurality of separate active nodes if and only if the level of induced disturbance by an active link of one of said nodes to an active link of another of said nodes is below a given threshold.

3. Multiple access method according to one of the preceding claims characterized in that a frequency band change of reception of a node of said network is carried out during transmission and that this change is announced to the other nodes of the said network using announcement messages containing at least the moment of the change and the new frequency band.

4. Multiple access method according to one of the preceding claims characterized in that each of said nodes maintains a database of geographic data with geographic coordinates as well as that of the nodes of its neighborhood table, the said coordinates provided by a mechanism external to the network as a long-range omnidirectional waveform, a binding of Tactical data or a radar system.

5. Multiple access method according to one of claims 1 to 3 characterized in that each of said nodes maintains a database of geographic data with geographic coordinates as well as that of the nodes of its neighborhood table, said base being constructed and maintained using signaling messages dedicated to this effect and transmitted between the nodes of said network.

6. Multiple access method according to claim 5 characterized in that access to radio resources from a new node entering into said network is achieved using at least the following steps:
~ said incoming node selects randomly a band of reception frequency among those available, ~ said incoming node transmits at least one input message in the network in each of the frequency bands B0, B1, B2, Bn available with an emission power whose level gradually increases until a response is obtained, input message containing at least the geographical position said incoming node, its speed, its acceleration and its band of reception frequency, ~ on receipt of an input message in the network, a node recipient updates at least its database geographic map and its neighborhood table and responds with a message response transmitted in the receiving frequency band contained in said input message in the network with a transmission power calculated at least as a function of distance between said incoming node and said destination node, said message answer containing at least the geographical position of the destination, speed, acceleration, and band of reception frequency, ~ upon receipt of a response message, said node entering the network updates at least its geographic database and his neighborhood table.

7. Multiple access method according to claim 6, characterized in that the sending of said input messages in the network and response is done in access contention, using a unique spreading code known to all the nodes of the network.

8. On-board communication system on a mobile node (210a, 210b) communicating within a mobile ad-hoc network characterized in that includes at least one geographic database (203a, 203b) in three dimensions and a processing processor suitable for putting in the steps of the method of multiple access to radio resources according to one of claims 1 to 7.

9. Mobile ad-hoc network comprising a plurality of mobile nodes (701-709), characterized in that said nodes embark a system of communication for multiple access to radio resources within said network according to claim 8.

10. Ad-hoc mobile network according to claim 9 characterized in that said mobile nodes are aircraft.